[技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \D7bTn  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 7?$?Yu  
<$A,Ex94  
2．模拟任务 i[v4[C=WB!  
[nTI\17iA  
DOE： =p+y$  
相位型衍射 &mwd0%4  
光束整形器 /Mqhx_)>A  
直径：2mmx2mm S<tw5!tJ  
形状：圆形 ?sf<cFF  
相位级次：16 KdkA@>L!;  
9)Fx;GxL  
CMa6':~  
3.建模任务：入射光场 VdLoi\-/L  
CXa[%{[n  
高斯准直激光光束的光束参数 M/zO|-j&  
Zf'*pp T&q  
• 波长：632.8nm IH]9%d)  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm *
'%V}R[>  
%FO{:@CH  
(l{
vlFWd  
T
NX9Z)=>g  
4.建模任务：期望输出光场 UUah5$Iy  
YW7W6mWspS  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #B `?}a=  
dzf2`@8#  
• FWHM-直径：0.5mm "-J5!y*,Y  
• 边缘宽度：50um EBj^4=b[  
• 效率：>95% 2w 2Bc+#o  
• 信噪比（SNR）：>30dB j[>cv;h ;  
• 杂散光：<5% "y1Iu   
j4.wd RK  
W(,j2pU  
.tngN<f  
5.设计方案 }9~^}99}  
IhnBp 6p9  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 (]|h6aI'}  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8Zv``t61  
RBX<>*  
([>ecS@eO  
Vwkvu&4  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 TdtV (  
*ByHTd  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q7R]!zk  
• 用户必须输入所需的信息 ^Q6J$"Tj  
- 入射场 ,g*!NK_:5t  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \br!77  
- 系统参数 &V"o
J}M/a  
- 制造条件 oMh$:jR$
 
~+q1g[6  
YOCEEh?  
i?00!t  
7.设计过程 'h>uR|  
x7j#@C  
_(W@FS  
&#r+a'  
8{ zX=  
6{Wo5O{!\  
设计和优化过程由两步完成： -YRIe<}E -  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 I>c,Bo7  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u-_r2U  
5!-TLwl`j\  
8.系统模拟 bJ^JK  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $] 6u#5  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,:_c-d#
 
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 OM*_%UF  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #c"eff  
mH*ldf;J;=  
FpoHm%+  
%!aU{E|@_  
9. 初始几何光学设计的结果 *$f=`sj  
36d nS>4  

]9@:7d6  
&|yLTx  
感兴趣的优化函数 @AyteHK  
• 效率满足（>95%） a#oROb-*~  
• 信噪比不满足（<30db） |s8N  
• 杂散光不满足（>5% G6SgVaM  
4{VO:(geZ  
>{#JIG.  
.RD<]BxJ  
10. 后续IFTA优化后的结果 4l D$'`  
       (In{GA7;  
_O9V"DM  
3Ax'v|&Hg  
o%d TcoCN  
@]\fO)\f  
感兴趣的优化函数 Fs+tcr/\[  
• 效率满足（>95%） QX,$JM3  
• 信噪比满足（<30db） G0FzXtu)q  
• 杂散光满足（<5%） BK$y>= `  
j3-YZKpg  
11.总结 n1[c\1  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &kb`)F3nU  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P_bB{~$4  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3%WB?kc  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Ufr@j` *  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。